一、 概述
　　KDZ1114-6A30矿井地质探测仪是基于全空间反射地震勘探原理，采用隧道多次覆盖观测系统采集数据，通过能量分解与合成、波场分离、深度偏移等处理技术，长距离获取巷道前方不良地质体(断层、陷落柱、结构薄弱面等)的位置与形态。仪器采用先进电子技术与嵌入式操作系统，保证了地震数据的高保真获取及智能管理。探测施工条件要求低，基本不影响生产;探测成本低，效率高，可快速提供有关矿井的地质信息，采集的信号所体现的各种地质异常明显而突出，分辨率高。适合于采掘工作面前方、巷道两帮、巷道顶(底)板等存在的隐伏和揭露构造的位置、形态、走向、影响范围的超前预测和特征评价。下面以两个实例来进行具体说明，分别是KDZ1114-6A30矿井地质探测仪在巷道顶底板和超前探测中的应用。
　　二、KDZ1114-6A30矿井地质探测仪的应用实例
　　(一)在贾郭矿寻找巷道顶底板煤层位置中的应用
　　1、工程概况
　　贾郭煤矿位于山西省沁源县王和镇1km处的后军沟村及王和镇古寨村—王陶乡下城艾村一带。目前正在掘进的南翼回风大巷均沿着3#煤层底板掘进，在掘进过程中遇到断层，由于2上#、2下#和3#煤层层间距很小，矿方需要确定巷道层位，确保安全生产。
　　2、施工方案
　　据地质资料和探测目的分析，本次探测采用单点探测和反射共偏移探测。
　　单点探测时，采用锤击震源的方法，分别采用0dB、24dB、36dB、48dB增益，把检波器布置在南翼回风大巷迎头顶底板较完整坚硬的位置。
　　反射共偏移探测时，采用锤击震源和单分量检波器，偏移距为0.4m，道间距为0.2m，移动步距为0.2m，以回风巷迎头顶底板布置测线。在南翼回风大巷迎头顶底板位置，单点探测各采集20组数据，反射共偏移法探测20组数据，现场具体施工布置见图一。　　

图一 南翼回风大巷迎头探测示意图

　3、探测解析成果图

图二 南翼回风巷顶板单点探测结果图

　　根据顶板单点探测波形数据，利用地震数据处理软件进行解析，由结果图(图二)可知，在距顶板4.44m存在一个波形异常界面，推测为2上#煤层界面。　　

图三 南翼回风巷顶板反射共偏探测结果图

　　根据共偏移探测波形数据，利用地震数据处理软件进行解析，由结果图(图三)可知，在距顶板4.5m处存在一波形异常界面，推测为2上#煤层界面。　　

图四 南翼回风巷底板单点探测结果图

　　根据底板单点探测波形数据，利用地震数据处理软件进行解析，由结果图(图四)可知，在距底板4.54m处存在一波形异常界面，推测为3#煤层。
　　根据底板反射共偏探测波形数据，利用地震数据处理软件进行解析，由结果图(图五)可知，在距底板4.3m处存在一波形异常界面，推测为3#煤层。

　　
图五 南翼回风巷底板共偏探测结果图

　　4、打钻验证情况
　　后经打钻实际验证：在巷道迎头顶板(BH5点前267m)打钻验证，钻探到4.2m位置处出现黑色软泥和煤屑;在巷道迎头底板(BH5点前267m)打钻验证，钻探到4m位置出现煤层。
　　5、结论
　　通过贾郭煤矿南翼回风大巷在沿煤巷掘进过程中，遇到断层后而无法确定巷道的层位，使用地震波超前探测技术来寻找煤层位置，基本查明南翼回风大巷煤层位置的情况，为煤矿下一步的巷道设计提供建议，避免煤矿巷道掘进过程中发生的经济损失，在安全生产中起到了较大的作用。同时，我们得出这么一个共识，矿井物探技术只是煤矿解决实际生产工作的一种地质辅助手段，矿井物探手段不可或缺但无法代替钻探，矿方需要根据物探反馈的异常区域进行有目的、有方向的钻探工作。因此，地震波超前探测技术是一种可以应用在矿井巷道掘进中来寻找顶底板煤层位置的物探手段。
　　(二)在界沟煤矿超前探测中的应用
　　1 工程概况
　　界沟煤矿1020工作面地面位置在任长营以南、前小庄以西。该面为缩小防水煤柱开采工作面，上部为10煤露头防水煤岩柱，西部为10煤采区规定上山保护煤柱，东部靠近DF11断层，下部1021工作面(尚未掘进)。本工作面为一单斜构造，煤层有一定的起伏，煤层倾角变化较大，煤层倾角10°～20°，煤层结构简单，煤层赋存稳定，煤厚2.88～3.62m，平均3.29m。该面地质构造简单，上部为10煤煤层露头，西部邻近F1断层，东部靠近DF11断层，为一单斜构造，煤层有一定的起伏，煤层倾角变化较大，煤层倾角10°～20°，工作面周围有8个地质勘探钻孔控制，煤层与构造由三维地震勘探工程控制，控制程度较高预计风巷将揭露4条三维物探断层，另外在掘进过程中还可能揭露一些隐伏构造。1020工作面切眼附近DF11断层，该断层落差大，与含水层联系密切，位置还有可能和三维物探的结果存在摆动，为确保巷道的安全掘进，必须贯彻“有掘必探，物探先行，钻探验证”的施工方法。本次针对1020工作面机巷迎头进行的超前物理探测，主要是探查1020工作面机巷迎头前方的构造，为迎头布置钻孔及下一步的工作面切眼设计提供参考资料。
　　此次探查的目的是探查1020工作面机巷迎头(导F47点前44m)前方的地质构造。
　　2、施工方案
　　为探测1020工作面机巷及回风巷迎头前方的地质构造情况，本次震波探测采用反射共偏移及单点探测两种方法进行，通过两种探测方法相结合的方式探查迎头前方的地质构造情况。　　

图六 反射共偏移探测布置示意图　　

图七 单点探测布置示意图

　　为探测1020工作面机巷及回风巷迎头前方的构造情况，现场反射共偏移法观察系统布置为：偏移距0.5m，道间距0.2m，移动步距0.1m，施工布置在迎头面上，具体情况如图六所示;现场单点探测共布置了两个测点，每个测点采集20组数据，具体情况如图七所示，两种探测方法采用两个检波器同时接收的方式进行探测。
　　3、数据处理及结果解析
　　如下图八为1020工作面机巷震波探测结果，采集数据的时候我们采用双检波器采集数据，结合现场情况和以往的探测经验，将地震波在10煤中传播的综合速度速定为2.2m/ms， 根据震波信号变化选择异常界面，并算出其距当日迎头(导F47点前44m)的距离。
　　根据图中震波信号分析，共有三处反射异常界面，其中异常界面一距离当日迎头前方28m位置，分析为构造或裂隙发育带;异常界面二距离当日迎头前方47m位置，反射波能量较强，推测为构造或者裂隙发育。异常界面三距离当日迎头前方66m位置，该构造影响范围大，推测为构造带。　　

图八 1020工作面机巷迎头震波法超前综合探测结果

　　4、探测结果验证
　　在进行物探后，矿方根据问题结果进行巷道揭露验证，巷道验证结果图如下(图九)：
　　异常界面一：在图上可知在探测位置前29m位置有一走向302°，倾角70°，落差2.5m的断层;
　　异常界面二：在图上可知在探测位置前的45m为一个走向302°，倾角70°，落差1m的断层;在图上可知在探测位置前的50m有一个走向282°，倾角47°，落差7m的断层;
　　异常界面三：在图上可知在探测位置前的68m有一预测倾角65-70°，落差0-15m的断层。
　　从上述验证情况可知，所揭露的断层位置与我们探测结果的异常界面位置是十分符合的。已揭露的三个断层基本都在地震波探测异常区范围内，预测的断层也与探测结果相符合。　　

图九 巷道平面图验证结果

　　5、结论
　　“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”是煤矿防治水工作的原则，界沟煤矿在1020机巷掘进的时候，提前使用地震波超前探测技术对迎头前方的地质构造进行预测预报，为煤矿下一步的巷道设计提供建议，避免煤矿开采过程中出现损失，在安全生产过程中起到了较大的作用。因此地震波超前探测技术是一种可以应用于矿井地质构造探测工作中的便捷有效的物探方法，但是地震波超前探测技术依然存在一些问题，比如容易受到现场人为震动的干扰，地震波波速正确确定的问题。为了更好地为煤矿服务，要对不同矿井的不同岩层进行综合研究和总结，以提高地震波超前探测技术的应用价值。
　作者简介：
　　李大志，男，宿州学院地质工程专业，福州华虹驻晋中办事处物探技术员。
　　张浩，男，安徽理工大学水文与水资源专业，福州华虹驻华东办事处物探技术员。